Для решения задачи по химии, связанной с написанием электронного баланса и ионного уравнения, нам нужно определить, какие реакции происходят в данной последовательности веществ: N2 → NH3 → NH4OH → (NH4)2SO4 → NH3. Давайте рассмотрим каждый этап.
N2 → NH3:
Это реакция синтеза аммиака из азота и водорода, известная как процесс Габера-Боша.
Уравнение реакции:
[ N_2 + 3H_2 \rightarrow 2NH_3 ]
Электронный баланс:
Азот (N2) в молекуле имеет степень окисления 0, а в аммиаке (NH3) азот имеет степень окисления -3. Каждому атому азота необходимо принять 3 электрона для достижения степени окисления -3.
Электронное уравнение для азота:
[ N_2 + 6e^- \rightarrow 2N^{3-} ]
NH3 → NH4OH:
Здесь аммиак растворяется в воде, образуя гидроксид аммония.
Уравнение реакции:
[ NH_3 + H_2O \rightarrow NH_4OH ]
Электронного переноса в этой реакции не происходит, поскольку это физический процесс растворения и образования слабого основания.
NH4OH → (NH4)2SO4:
Это реакция между гидроксидом аммония и серной кислотой.
Уравнение реакции:
[ 2NH_4OH + H_2SO_4 \rightarrow (NH_4)_2SO_4 + 2H_2O ]
Опять же, здесь не происходит изменения степени окисления азота, поэтому электронный баланс не требуется.
(NH4)2SO4 → NH3:
Это может быть реакция разложения сульфата аммония при нагревании, где образуется аммиак.
Уравнение реакции (упрощенное):
[ (NH_4)_2SO_4 \rightarrow 2NH_3 + H_2SO_4 ]
В этом процессе также нет изменения степени окисления азота.
Итак, электронный баланс требуется только на первом этапе реакции синтеза аммиака. На остальных этапах происходят реакции обмена и физические процессы, не требующие электронного баланса. Теперь составим ионное уравнение для реакции между NH4OH и H2SO4:
Ионное уравнение:
[ 2NH_4^+ + 2OH^- + 2H^+ + SO_4^{2-} \rightarrow 2NH_4^+ + SO_4^{2-} + 2H_2O ]
Сокращенное ионное уравнение:
[ 2OH^- + 2H^+ \rightarrow 2H_2O ]
Таким образом, основные реакции и уравнения для данного процесса рассмотрены. Надеюсь, это поможет вам в решении вашей задачи!